q235钢氩弧熔覆fe-c-cr-w系复合涂层的研究

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1、Q235钢氩弧熔覆Fe-C-Cr-W系复合涂层的研究StudyofFe-C-Cr-WcompositecoatingonQ235steelbyTIGcladding作者姓名：牛明君专业名称：材料学指导教师：郭作兴教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年6月4日Q235钢氩弧熔覆Fe-C-Cr-W系复合涂层的研究摘要众所周知，机械零部件在工程应用中，磨损与腐蚀是其失效的主要形式。特别是随着现代工业的发展，大量工程零部件处于复杂恶劣的工作环境中，因材料表面被磨损、腐蚀导致的材料失效，带来巨大的经济损失。为了提高性能和解决材料表面的磨损、

2、腐蚀问题，本文以廉价的Q235钢作为基体，利用工艺简单灵活、成本低的氩弧熔覆技术在Q235钢表面熔覆三种铁基碳化物合金层，得到了具有实际应用价值的实验结果。通过改变熔覆时的电流，通入的气体流量，熔覆速度和预涂层厚度的大小，分析了熔覆层宏观形貌、微观组织结构及显微硬度的变化规律。获得了本实验条件下的最佳氩弧熔覆工艺参数，熔覆电流120A，预涂层厚度1.2mm，熔覆速度9cm/min，氩气流量8L/min。通过物相分析(XRD)和显微组织观察(SEM)，分析了熔覆层的组织形貌特点，发现熔覆层和母材界面处冶金结合效果良好。由界面向熔覆层方向

3、，晶体形态由平面晶逐渐过渡到胞状晶和树枝晶。根据碳化物形成设计比例，在熔覆层内发生了原位合成反应，生成碳化物增强相。并且随着(C-Cr-W)粉末或者(C-W)粉末添加量的增加，氩弧熔覆原位合成碳化物增强相的数量也随之增多。在最佳氩弧熔覆工艺条件下，熔覆层显微硬度达到1300HV左右，大约是Q235钢硬度的6倍；同时，氩弧熔覆后熔覆层的耐磨损和抗腐蚀性能较基体有较大提高，熔覆层最小的磨损量只有基体的1/4，磨损机制主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损；腐蚀后的最小失重量仅有基体的1/11。在本实验条件下，(C-Cr-W)粉末或者(C-W)

4、粉末的比例达到70wt.%时，钨极氩弧熔覆层各性能最佳。关键词：氩弧熔覆，Q235钢，原位合成，碳化物增强相，冶金结合IStudyofFe-C-Cr-WcompositecoatingonQ235steelbyTIGcladdingAbstractAsiswellknown,wearandcorrosionaremechanicalparts’mainformsoffailureinengineeringapplication.Especially,withthedevelopmentofmodernindustry,alargenu

5、mberofengineeringpartsareincomplexandbadenvironment.Materials’failurecausedbywearandcorrosionhasbroughthugeeconomiclosses.Inordertoimprovetheperformanceandsolvetheproblemofwearandcorrosiononthesurfaceofthematerial,ImadethreekindsofcladdinglayersonthesurfaceofQ235steelby

6、TIGcladding,whichwassimpleandcostless.Theresultsobtainedareofpracticalvalue.Throughchangingthecladdingcurrent,precoatingthickness,claddingspeedandargonflow,Ianalyzedmacroshape,microstructuresandtheinfluenceruleofmicrohardness.Resultsshowedthatthebestprocessparameterswer

7、easfollows.Claddingcurrent,precoatingthickness,claddingspeedandargonflowrespectivelywere120A,1.2mm,9cm/minand8L/min.Ianalyzedthemicrostructuresofcladdinglayerswithdifferentcontentsbymeansofphaseanalysis(XRD)andmicrostructuresobservation(SEM).Theresultsshowedthattheinter

8、faceweremetallurgicalcombinationandflatcrystalgrainmorphologytransitedtocellularcrystalanddendritesfromtheinte